无线网络技术无线通信基本原理

目录

无线通信是指利用无线电波或光波等电磁波来传输信息的通信方式。 与有线通信相比,它具有覆盖范围广、移动自由等优点,已成为现代通信领域的重要技术之一。 以下是无线通信的基本原理:

例如,您想给朋友发送语音消息,但你们距离很远,无法面对面交流。 在这种情况下,您需要:

模拟信号采样:模拟→数字,将语音信息转换为电信号(电信号=原始基带信号,低频,通俗地说,我们可以将原始基带信号视为连续的声波、电信号或数字信号,如我们说话的声音、手机中的音乐文件等,这些信号本身并没有调制成载波信号,即没有编码成可以通过无线电波传输的信号)。 通过调制技术将低频原始基带信号转换为适合无线传输的高频信号。 (调幅方法可以改变原始基带信号的幅度,产生调制信号。声音会产生声波,声波是幅度随时间变化的信号。通过幅度调制声波信号和载波信号,您可以生成调制信号)调制信号通过无线网络传输给您的朋友。 他可以利用解调技术,将调制信号(高频)还原为原始基带信号(低频),然后通过扬声器播放,就可以进行流畅的语音通话了。 沟通.1. 信号传输

无线通信首先将信息信号转换为无线电波或光波等电磁波进行传输。 信号传输过程中需要考虑信号带宽、频率、功率、调制方式等因素。

2. 调制

信号调制是无线通信中的一项技术。 它通过调制技术将原始基带信号(也称基带信号、低频)转换为适合无线传输的高频信号(也称载波信号、高频)。 无线网络中的信号调制可以分为两种类型:模拟调制和数字调制。

模拟调制

模拟调制是通过模拟电路将模拟基带信号转换为调制信号的过程。 常见的模拟调制方式有:调幅(AM)、调频(FM)和调相(PM)。

数字调制

它是通过数字电路将数字基带信号转换为调制信号的过程。 数字调制有两种主要类型:幅移键控(ASK)、频移键控(FSK)和相移键控(PSK)。

3、解调

在接收端,需要对接收到的调制信号进行解调并转换为原始信息信号。 解调需要考虑信号噪声、干扰等因素。

直接检波解调(包络检波):调制信号经过非线性元件(如二极管)后,通过低通滤波器提取其包络信号,从而解调调制信号。

相干解调(相干检测):在接收端,通过参考信号恢复调制信号的相位信息,然后通过幅度解调器将调制信号解调为原始基带信号。

鉴频(鉴频):通过鉴频器对接收信号进行解调,主要用于调频(FM)信号的解调。

相位解调:通过相位比较器将接收到的信号与本振产生的信号进行比较,得到调制信号的相位信息,然后通过相位去相器将调制信号解调为原始基带信号。

4. 信道编码

为了提高无线通信的可靠性和安全性,常采用信道编码技术对信息信号进行编码,以增强信道的纠错能力和保密性。

信道编码是一种通过添加冗余信息来提高数据传输可靠性的技术。 常用的信道编码方法包括以下几种:

奇偶校验码:是最简单的编码方法。 它只需要在数据中添加一个奇偶校验位即可检测数据中的错误。 循环冗余校验(CRC):是一种常见的校验码,可以检测多位错误,用于检测数据传输中的错误。 汉明码:是一种可以纠正单比特错误的编码方法,具有较高的纠错能力。 卷积编码:是一种通过滑动窗口的编码方法。 具有较高的纠错能力以及良好的码率和延迟特性。 广泛应用于移动通信、卫星通信等领域。 Turbo码:是一种多层迭代编码方法,纠错能力高,性能良好。 广泛应用于无线通信、数字电视等领域。 5. 多路复用

在无线通信中,每个用户使用无线信道进行通信。 如果每个用户占用独立的信道,无线信道资源将很快被耗尽,导致通信效率低下。

复用技术允许多个用户共享同一信道,以实现更有效地利用信道资源。 该技术将信道划分为多个子信道,并将每个子信道分配给不同的用户,实现多个用户在同一信道上同时传输数据。 具体来说,复用技术可以将信道按照时间、频率或者码片划分为多个子信道,不同的用户可以在不同的子信道上进行通信,从而避免相互干扰。

常见的多路复用技术包括:

时分复用(TDM):将信道按照时间划分为若干个时隙。 不同的用户在不同的时隙中传输数据,每个用户占用固定的时隙。 频分复用(FDM):将信道按照频率划分为多个子信道。 不同的用户在不同的子信道中传输数据,每个用户占用固定的子信道。 码分复用(CDMA):通过使用不同的扩频码,将信道分为若干个码片序列,不同的用户使用不同的扩频码进行编解码,从而在同一信道上传输数据。

在实际应用中,常常将不同的复用技术组合使用,以达到更好的信道利用效率和数据传输效果。

6. 电源控制

为了保证无线通信的可靠性并节省能源,需要对无线电波的发射功率进行控制。 功率控制需要考虑信道损耗、干扰等因素来确定最佳发射功率。